Atendendo a pedidos da comunidade, o prazo para submeter resumos ao XVII B-MRS Meeting foi prorrogado até 30 de abril.
Instruções para elaboração e envio de resumos: https://www.sbpmat.org.br/17encontro/authors/
Category: Notícias
Diretor e ex-presidente da SBPMat são escolhidos coordenadores das áreas de Materiais e Astronomia/Física na CAPES.
Dois participativos sócios da SBPMat constam na lista de novos coordenadores de área (mandato 2018 – 2022), divulgada pela CAPES no dia 6 de abril.
O professor Antonio Eduardo Martinelli (Departamento de Engenharia de Materiais da UFRN) foi reconduzido como coordenador da Área de Materiais da CAPES. Atualmente, Martinelli é diretor científico da SBPMat e chairman do XVII Encontro da SBPMat/B-MRS Meeting. Ele também foi diretor da sociedade nos períodos 2008-2009 e 2016-2017.
O professor Fernando Lázaro Freire Jr (Departamento de Física da PUC-Rio) foi escolhido coordenador da Área de Astronomia/Física da CAPES. Membro da diretoria fundadora da SBPMat, Freire Jr cumpriu dois mandatos como presidente da sociedade (2006-2007 e 2008-2009) e dois como diretor (2004-2005 e 2012-2013). Ele coordenou a Área de Física e Astronomia da FAPERJ de 2008 a 2012, foi diretor do CBPF de 2011 a 2015 e diretor do Departamento de Física da PUC-Rio de 2003 a 2008.
De acordo com a CAPES, os coordenadores de área são consultores designados para coordenar, planejar e executar as atividades de suas áreas junto à CAPES, incluindo aquelas relativas à avaliação dos programas de pós-graduação. O processo de escolha dos coordenadores envolve todos os programas de pós-graduação do Brasil da área em questão, bem como conselhos e autoridades da CAPES.
Veja a notícia da CAPES divulgando os novos coordenadores de área: http://www.capes.gov.br/sala-de-imprensa/noticias/8823-capes-divulga-relacao-de-novos-coordenadores-de-area
Boletim da SBPMat – 67ª edição.
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História da pesquisa em Materiais: 30 aos do LIEC – UFSCar.
O Laboratório Interdisciplinar de Eletroquímica e Cerâmica (LIEC) da Universidade Federal de São Carlos (UFSCar) está completando 30 anos de atuação em pesquisa cientifica, desenvolvimento de produtos e processos inovadores, formação de cientistas e atividades de extensão.
A ideia de criar um laboratório interdisciplinar surgiu em 1988, a partir de discussões envolvendo três professores pesquisadores, dois da UFSCar e o terceiro da UNESP – Araraquara, com formações nas áreas de Química, Física e Físico-Química. Tratava-se de Elson Longo da Silva, Luís Otávio de Sousa Bulhões e José Arana Varela (falecido em 2016). “A ideia surgiu porque tínhamos conseguido equipamentos, resultantes de auxílios de agências financiadoras, mas não havia espaço suficiente em nossos respectivos departamentos para aloca-los”, relatou Elson Longo, agora professor emérito da UFSCar, no evento comemorativo ao aniversário do LIEC, realizado no dia 23 de março.
A ideia pôde ser realizada graças a uma parceria com a Companhia Brasileira de Metais e Metalurgia (CBMM) para financiar a construção do prédio que albergaria os equipamentos. A empresa, contou Longo, tinha interesse em que o futuro laboratório desenvolvesse alguns produtos. “Desta sorte, logramos seu apoio para a construção do prédio na UFSCar”, disse Longo.
Logo mais, o laboratório começou a receber estudantes interessados em participar das pesquisas. Os primeiros, lembra Longo, foram Edson Roberto Leite (hoje professor da UFSCar), Carlos Alberto Paskocimas (atualmente na UFRN) Ernesto Chaves Pereira (UFSCar) e Maria Aparecida Zaghete (UNESP). “Pode-se dizer que, ao longo desses 30 anos, foram centenas de estudantes que realizaram seus estudos no LIEC”, disse Longo. Além de estudantes de vários cursos da UFSCar, o LIEC recebeu jovens de outras instituições do Brasil e do exterior para aulas, cursos e trabalhos de pesquisa em todos os níveis de formação.
Parcerias com o setor industrial marcariam a história do LIEC nos anos seguintes. “Os vários temas de pesquisa foram se desenvolvendo e também mudando a partir das reflexões teóricas, dos contatos com várias empresas”, contou Longo. “Friso que não se tratou da produção de um conhecimento reflexo das necessidades empresarias; ao contrário, tais necessidades suscitaram novos modelos interpretativos e diálogos com outras teorias”, esclareceu o professor.
Um dos parceiros industriais de mais longa data é a Companhia Siderúrgica Nacional (CSN), com a qual o laboratório continua trabalhando. Inicialmente, o LIEC ajudou a empresa a eliminar a corrosão que sofria o queimador cerâmico. “A solução desse problema colocou a equipe pesquisando e resolvendo problemas do alto forno, canal de corrida, carro torpedo, conversor etc.”, lembrou Longo.
Outro dos exemplos citados por Longo é o da parceria com a 3M do Brasil. O LIEC colaborou com a empresa na implantação de uma fábrica de varistor em Ribeirão Preto, a uns 100 km de São Carlos. “Essa colaboração nos permitiu abrir outra subárea de pesquisa, por meio da qual, produzimos o primeiro varistor à base de óxido de estanho”, contou o professor emérito.
Paralelamente aos projetos com empresas, o LIEC realizava, desde o início, pesquisas em cerâmica estrutural à base de óxido de zircônia estabilizado com terras raras e metais alcalinos terrosos. Nesse contexto, iniciou-se a colaboração do laboratório com o químico teórico Juan Andrés, professor da Universitat Jaume I (Espanha) – cooperação que já leva 29 anos de existência.
Quanto às atividades de extensão, o LIEC também tem exemplos bem-sucedidos, como o projeto por meio do qual levou conhecimento técnico a artesãos de cerâmica artística de 9 estados brasileiros.
No século XXI, de laboratório multidisciplinar a centro de desenvolvimento de materiais
O ano 2000 foi um ponto de inflexão na trajetória científica do LIEC. O laboratório foi aprovado na chamada de projetos CEPID da FAPESP, passando a se denominar Centro Multidisciplinar para o Desenvolvimento de Materiais Cerâmicos (CMDMC), e tendo garantia de financiamento contínuo por 11 anos. Nesse contexto, foi criada a área de difusão do conhecimento, multiplicaram-se as colaborações internacionais (abrangendo mais de uma dúzia de países), e deu-se apoio à geração de empresas spin-off. Desse ambiente surgiram a Nanox, especializada em nanopartículas bactericidas e a CosmoScience, dedicada à caracterização de cosméticos.
“O LIEC nesse momento iniciou uma profunda modificação nas pesquisas de semicondutores cerâmicos, utilizando o método Pechini”, contou Longo. “Houve um crescimento significativo nas pesquisas em materiais piezoelétricos, sensores, partículas nanométricas e filmes finos para utilização em memórias não voláteis”, disse o fundador do LIEC.
Em 2013, o LIEC foi novamente contemplado com o projeto CEPID da FAPESP, passando a ser denominado Centro de Desenvolvimento de Materiais Funcionais (CDMF). Nesta fase, que se prolonga até a atualidade, a difusão do conhecimento cresceu notoriamente por meio do uso das redes sociais e da elaboração de vídeos, jogos educativos e programas de rádio e televisão. Além disso, pesquisadores do LIEC estabeleceram duas spinoffs, a NChemi Nanomaterials, de nanomateriais, e a Katléia, especializada em diagnóstico capilar. Nas atividades de pesquisa científica, o laboratório tem concentrado esforços na obtenção de nanopartículas semicondutoras com rígido controle da cinética da reação e da morfologia.
No evento do dia 23, o professor Longo agradeceu a todos que construíram e constroem a história do LIEC, à UFSCar e aos órgãos financiadores CAPES, CNPq, FAPESP e FINEP. Finalmente, Longo expressou algumas palavras para as novas gerações de pesquisadores, que darão continuidade ao trabalho. A eles, o professor emérito recomendou que plantem novas sementes para obterem outras colheitas, que criem seus próprios modelos e se reinventem.
A fala do professor emérito finalizou com uma convocatória: “Nestes momentos de crise moral e ética que atravessam o nosso país, aliados a um projeto silencioso de desmonte da pesquisa e do ensino público em todos os níveis, é imprescindível que reunamos energias para muitos enfrentamentos presentes e futuros”.
Cientista em destaque: entrevista com Carlos Frederico Oliveira Graeff.
Fascinado desde pequeno pela ciência, da qual tinha um representante dentro de casa (o pai, renomado neurocientista), o ribeirão-pretano Carlos Frederico Oliveira Graeff escolheu a área de Física para seus estudos universitários. Obteve os diplomas de bacharel (1989), mestre (1991) e doutor (1994) em Física pela Unicamp. No mestrado e no doutorado, orientado pelo professor Ivan Chambouleyron, deu os primeiros passos como pesquisador na área de Materiais, com estudos sobre materiais baseados em germânio e silício. Durante o doutorado, fez um estágio de pesquisa no Max Plank Institut für Festkörperforschung, na Alemanha.
De 1994 a 1996, voltou à Alemanha para fazer pós-doutorado em ressonância magnética eletrônica, semicondutores e dispositivos eletrônicos no Walter Schottky Institute da Technische Universität München (TUM), com bolsa da fundação alemã Alexander Von Humboldt.
Ao voltar ao Brasil, tornou-se professor do Departamento de Física e Matemática da Universidade de São Paulo (USP), onde permaneceu durante 10 anos. Em 2006 ingressou como professor titular à Faculdade de Ciências de Bauru da Universidade Estadual Paulista Júlio de Mesquita Filho (UNESP), onde ainda desenvolve seu trabalho de docência e pesquisa. Ao longo de sua carreira acadêmica, Graeff foi professor ou pesquisador visitante de instituições da França, China e Suíça.
De 2007 a 2009, Graeff foi coordenador do Programa de Pós-graduação em Ciência e Tecnologia de Materiais (POSMAT) da UNESP – campus de Bauru. Entre 2009 e 2014, foi coordenador da recém-criada Área de Materiais da CAPES, setor responsável pela avaliação dos programas brasileiros de pós-graduação em Materiais, entre outras funções. De 2011 a 2013, Graeff foi presidente do Clube Humboldt do Brasil e, em 2012 e 2013, diretor científico da SBPMat. O cientista também cumpriu ou cumpre funções de gestão ou conselho na FAPESP, CAPES e IUPAC (International Union of Pure and Applied Chemistry).
Em 2017, depois de ter participado do corpo editorial de vários periódicos internacionais, foi nomeado editor associado na área de fotovoltaicos da revista Solar Energy (fator de impacto 4,018), da editora Elsevier. Também em 2017, tornou-se pró-reitor de Pesquisa na UNESP, cargo que desempenha até o presente.
Possuidor de um índice h é de 28, Graeff é autor de cerca de 200 trabalhos indexados que contam com mais de 2.500 citações, conforme o Google Scholar. Em três décadas de trabalho científico, junto à sua equipe do Laboratório de Novos Materiais e Dispositivos e a seus numerosos colaboradores nacionais e internacionais, Graeff tem feito contribuições à área de Materiais numa diversidade de assuntos. Entre seus artigos mais citados, encontram-se estudos sobre diamante sintético, heteroestruturas de silício e germânio, polímeros conjugados, látex e melanina (material biológico com propriedades semicondutoras, promissor para o desenvolvimento de dispositivos bioeletrônicos).
O pesquisador também tem trabalhado na área de energia fotovoltaica (conversão direta da radiação solar em eletricidade), fazendo uma série de contribuições ao desenvolvimento de células solares baseadas em diferentes materiais (corantes, perovskitas e semicondutores orgânicos). Sobre esse assunto, a energia fotovoltaica, Carlos Graeff oferecerá uma palestra plenária no XVII Encontro da SBPMat, que será realizado em Natal (RN) de 16 a 20 de setembro.
Segue uma entrevista com este destacado pesquisador da nossa comunidade.
Boletim da SBPMat: – Como ou por que você se tornou um cientista? Sempre quis ser cientista? Conte também, brevemente, o que o levou a atuar no campo dos materiais.
Carlos Graeff: – O meu pai, Frederico Graeff, é um pesquisador bastante conhecido e talvez tenha sido uma das influências mais importantes nesta minha decisão. Minhas tias também eram docentes e pesquisadoras, portanto tive acesso desde muito pequeno em casa ao mundo da ciência, que sempre me fascinou. A decisão de fazer Física veio em grande parte dos vários livros que li e da série Cosmos apresentada por Carl Sagan que passava na televisão. A decisão em trabalhar na área de Materiais veio tardiamente durante o meu bacharelado em Física após os primeiros cursos de Física da Matéria Condensada e Semicondutores. Trabalhei desde o início da pós-graduação em Materiais, e logo fui sendo atraído pelas interfaces da Física com a Química e Biologia em temas muito variados de Ciência e Engenharia dos Materiais.
Boletim da SBPMat: – Quais são, na sua própria avaliação, as suas principais contribuições à área de Materiais? Por favor, considere todos os aspectos da atividade científica.
Carlos Graeff: – Escolher as principais contribuições é sempre uma tarefa difícil. No meu caso em especial é fácil perceber, lendo o meu CV, que tenho uma trajetória bastante eclética em termos de materiais estudados e aplicações. Usando a originalidade como escolha, vou me deter em três temas; o primeiro, a produção de CoS (sulfeto de cobalto) a base de tintas ecológicas para a produção de eletrodos para células solares. Conseguimos um método simples, industrial e ecológico para substituir a platina em células solares a base de corante. No segundo tema, nós propusemos vários métodos alternativos para a síntese de melanina, o material responsável pelo bronzeado, e com isso conseguimos produzir materiais biocompatíveis com características muito especiais no que diz respeito por exemplo à solubilidade. Estamos identificando um defeito muito importante para esse material usando como ferramenta principal simulações computacionais combinadas com técnicas espectroscópicas. Estamos seguros que este material será importante na área emergente da bioeletrônica. No terceiro tema, descrevemos com detalhes todo o processo de degradação de semicondutores orgânicos identificando rotas para a produção de dosímetros de alta sensibilidade para aplicações em hospitais e clínicas que utilizam por exemplo raios gama para tratamentos e diagnóstico de câncer. Tivemos ainda contribuições muito originais na física da ressonância magnética detectada eletricamente, aumentando a sensibilidade e a compreensão geral dos fenômenos físicos envolvidos. Além destas contribuições de cunho fundamental, fui responsável com orgulho e satisfação pela implantação da área de materiais na CAPES. Outra fonte de satisfação são os bons alunos que tive a sorte de orientar, muitos deles cientistas brilhantes. Ajudei e coordenei a montagem de vários laboratórios tanto aqui no Brasil como no exterior, mais recentemente ajudei na montagem de um laboratório de ressonância magnética na China.
Boletim da SBPMat: – Agora convidamos você a deixar uma mensagem para os leitores que estão iniciando suas carreiras científicas.
Carlos Graeff: – Comecei o meu mestrado em 1989, numa época talvez tão conturbada como a atual, não desanimem! Com foco e um pouco de sorte sempre é possível gerar novas ideias, construir uma carreira sólida e contribuir para o nosso belo país. Estamos passando por uma grande revolução, com a emergência de novas tecnologias que vão alterar a sociedade de forma profunda. Cada vez mais a inteligência terá papel determinante nos rumos de nossa sociedade, estejam preparados para trabalhar neste novo mundo de grandes oportunidades. Busquem sempre o diálogo com especialistas das mais diversas áreas do conhecimento e dos mais diversos países. Muito possivelmente, nos próximos anos vamos desvendar os mistérios do funcionamento do cérebro, dominar formas de geração de energia ilimitadas e ecológicas, gerar inteligência artificial. Abram-se para o novo, sejam ousados, o Brasil precisa do espirito cidadão e empreendedor de vocês.
Boletim da SBPMat: – Você proferirá uma palestra plenária no XVII Encontro da SBPMat. Deixe um convite para nossa comunidade.
Carlos Graeff: – A energia fotovoltaica chega a sua maturidade comercial, estamos vivendo uma revolução energética sem precedentes. Na palestra procurarei mostrar alguns dados atualizados sobre as perspectivas do uso das células fotovoltaicas no Brasil e no mundo; seus princípios de funcionamento; os desafios para os cientistas e engenheiros de materiais nesta corrida incansável por materiais, processos e dispositivos cada vez mais eficientes, duráveis e ecológicos. Apresentarei resultados recentes de nosso grupo neste tema.
Artigo em destaque: Poliestireno, de poluidor a remediador ambiental.
O artigo científico com participação de membros da comunidade brasileira de pesquisa em Materiais em destaque neste mês é: Conversion of “Waste Plastic” into Photocatalytic Nanofoams for Environmental Remediation. Geovania C. de Assis, Euzébio Skovroinski, Valderi D. Leite, Marcelo O. Rodrigues, André Galembeck, Mary C.F. Alves, Julian Eastoe, and Rodrigo J. de Oliveira. ACS Appl. Mater. Interfaces, 2018, 10 (9), pp 8077–8085. DOI: 10.1021/acsami.7b19834.
Poliestireno, de poluidor a remediador ambiental
Uma equipe composta por sete pesquisadores do Brasil e um do Reino Unido desenvolveu um material duplamente positivo para o meio ambiente. Os cientistas utilizaram resíduos de poliestireno, que seriam potenciais poluidores ambientais, para produzir um material que funciona como remediador ambiental ao degradar compostos tóxicos presentes em corpos e cursos de água. Dessa maneira, a pesquisa faz uma contribuição a dois preocupantes problemas ambientais: por um lado, a presença de grandes quantidades de resíduos plásticos no planeta; por outro lado, a poluição ou contaminação de ecossistemas aquáticos com substâncias tóxicas.
A pesquisa foi reportada em artigo recentemente publicado no periódico Applied Materials & Interfaces (fator de impacto= 7,504).
Vale lembrar que o poliestireno é utilizado para fabricar copos e talheres descartáveis, potes de iogurte, pentes, cabides, caixas organizadoras e muitas outras utilidades, além de ser componente principal do conhecido isopor®. “Apresentamos uma alternativa de reutilização de um dos plásticos mais demandados pela sociedade”, diz o professor Rodrigo José de Oliveira, da Universidade Estadual da Paraíba (UEPB), autor correspondente do artigo.
O material desenvolvido pelo time científico consiste em uma matriz polimérica porosa impregnada de nanopartículas de dióxido de estanho (SnO2). Nesse material compósito, enquanto as nanopartículas são as principais responsáveis por degradarem as tintas por meio de um processo fotocatalítico, a matriz polimérica, que é produzida a partir dos rejeitos de poliestireno, cria um ambiente favorável à ação fotocatalítica e serve de suporte às nanopartículas, permitindo que sejam facilmente removidas das águas que estão sendo tratadas, e reutilizadas em novos processos de remediação ambiental.
O novo material compósito foi chamado pelos autores do artigo de “nanoespuma”. Apesar de terem alguns centímetros de diâmetro e poros de alguns micrometros, as espumas ganharam o prefixo “nano” porque suas propriedades fotocatalíticas decorrem da presença do dióxido de estanho em tamanho nanométrico (nanopartículas esféricas de cerca de 20 nm). “Nanomateriais são aqueles que apresentam novas propriedades em função de uma física distinta que surge nesta escala de tamanho”, lembra Oliveira.
Para obter as espumas compósitas, a equipe utilizou equipamentos de baixo custo e procedimentos baseados em propriedades físico-químicas muito conhecidas. O processo de preparação pode ser descrito, em grandes linhas, da seguinte forma. Num primeiro momento, pequenos pedaços de resíduos de poliestireno são dissolvidos em solvente ciclohexano, e as nanopartículas de dióxido de estanho, que neste caso foram fabricadas pela equipe, são adicionadas à solução. Essa parte do processo é realizada acima da chamada “temperatura teta (θ)” da solução de ciclohexano e poliestireno, que é de cerca de 36 °C, pois, abaixo dela, a solução sofre uma separação de fases. Num segundo momento, a preparação é levada por 10 minutos a uma temperatura de -10 °C. Como consequência dessa diminuição da temperatura, alguns fenômenos ocorrem. A solução separa-se em duas fases, uma rica em poliestireno e outra rica em ciclohexano, e o solvente congela. No final do processo de esfriamento, as fases ficam distribuídas de tal modo que formam uma estrutura de poliestireno com buracos recheados com ciclohexano congelado. Para retirar o solvente das espumas, aplica-se um processo de liofilização, por meio do qual o ciclohexano acaba sublimando. Como resultado final, obtém-se o sólido poroso que os autores do artigo chamaram de nanoespumas.
“Demonstramos que um rejeito de poliestireno denso pode ser prontamente convertido em uma matriz polimérica porosa, desejável para confecção de novos materiais, ou seja, um fim nobre para uma poluição que tem mobilizado governos de países industrializados”, frisa o professor Oliveira.
Finalmente, a equipe científica avaliou a eficiência do novo material como remediador ambiental, testando a capacidade das nanoespumas de degradarem um corante de aspecto magenta chamado rodamina B. Esse composto, que é usado como marcador nas áreas de saúde, pesquisa, agricultura e outras, é tóxico para o sistema reprodutivo e neurológico, e foi apontado em alguns estudos como agente cancerígeno.
As nanoespumas do professor Oliveira e seus colaboradores conseguiram degradar 98,2% da rodamina B – um resultado superior aos obtidos com nanopartículas fotocatalíticas fora da matriz de poliestireno. Além disso, as nanoespumas demonstraram um desempenho muito bom ao ser reutilizadas: degradaram mais de 96% da rodamina B nos quatro primeiros ciclos. “O uso de uma matriz é desejável pois facilita a recuperação final do fotocatalisador, uma vez que a espuma é facilmente retirada do meio com o uso de uma pinça metálica, além de aumentar a área superficial devido a uma maior dispersão do óxido na matriz”, diz Oliveira.
História do trabalho
Rodrigo de Oliveira estava cursando o doutorado quando teve a ideia, em 2011, de obter novos materiais catalíticos aproveitando a característica de algumas soluções de ter suas fases separadas por ação da temperatura (conhecida como “separação de fases termicamente induzida”, TIPS). Oliveira estava fazendo um estágio no exterior (o vulgarmente chamado “sanduíche de doutorado”) no grupo do professor Julian Eastoe, na University of Bristol. Nesse grupo, Oliveira tinha encontrado a dupla possibilidade de trabalhar com surfactantes, tema de sua pesquisa doutoral, e de melhorar seu domínio da língua inglesa. “Em Bristol, Julian me apresentou um trabalho publicado por ele décadas atrás sobre o uso de TIPS para estudar microemulsões e formação de espumas de carbonato de cálcio”, lembra Oliveira. Até o final do estágio, o então doutorando tinha desenvolvido uma espuma de surfactantes decorada com nanopartículas de ouro. Na Inglaterra, além de fazer esse trabalho em Bristol, Oliveira pôde fazer contato com um renomado grupo da Cardiff University dedicado à pesquisa em catálise, dirigido pelo professor Graham Hutchings. “A possibilidade de se obter novos materiais com fins catalíticos utilizando TIPS ficou na mente”, conta Oliveira.
Em 2012, Oliveira obteve o diploma de doutor em Química pela Universidade Federal de Pernambuco (UFPE). Pouco depois, ao passar em um concurso da UEPB, virou professor dessa instituição. O jovem pesquisador enxergou então a oportunidade de realizar aquela ideia gestada na Inglaterra. Para fazê-lo, ele deveria se aventurar numa nova linha de pesquisa, diferente daquelas nas quais tinha incursionado na graduação, mestrado e doutorado, mas ele já estava treinado nisso. De fato, na graduação, mestrado e doutorado em Química, todos cursados da UFPE e com orientação do professor André Galembeck, tinha abordado três temas de pesquisa bem diferentes. “André sempre foi aberto a propostas e ideias, inclusive aquelas que fugiam muito do histórico de pesquisa e atuação do grupo”, expressa Oliveira.
Coragem não faltava, mas Oliveira acabava de chegar na UEPB e não tinha infraestrutura disponível, nem os recursos financeiros necessários para montá-la. “De 2012 para cá nossa luta tem sido estabelecer um grupo de pesquisa em Físico-química de Materiais, e uma das linhas focadas é a utilização de TIPS para fazer materiais a partir de rejeito plástico”, diz ele. No caso das nanoespumas, o pesquisador conseguiu desenvolver o trabalho dentro da dissertação de mestrado de Geovânia Cordeiro de Assis, defendida em 2016 e orientada por Oliveira junto à professora Mary Cristina Ferreira Alves (co-orientadora). Para o preparo das nanoespumas, a equipe utilizou equipamentos simples e baratos (“uma placa de refrigeração de 20 dólares comprada em site de importação da China e uma bomba de vácuo”). Para as caracterizações, que demandam equipamentos necessariamente mais custosos, Oliveira contou com a colaboração de colegas da UFPE, Universidade de Brasília e University of Bristol.
Outros materiais com aplicações ambientais deverão ser gerados na cidade paraibana de Campina Grande, mais precisamente no laboratório do professor Oliveira, aproveitando diversos tipos de plásticos, inclusive os de composição mais complexa como o isopor®, que é formado por poliestireno expandido e outros componentes químicos. Além de desenvolver materiais para contribuir à remediação de ecossistemas, o grupo está utilizando-os para estudos mais fundamentais, que poderão gerar nanomateriais com estruturas sofisticadas.
“Infelizmente, nos deparamos constantemente com a falta de equipamentos de caracterização, e nos dias atuais nem os colaboradores com as melhores intenções têm mais recursos para nos ajudar como antes”, lamenta Oliveira. “Percebo que há recursos humanos de qualidade na nossa instituição; entretanto, mais investimentos em infraestrutura são fundamentais para manter a qualidade dos trabalhos, formação de recursos humanos e interiorização de ciência no estado da arte”, completa.
Presidente fundador da SBPMat é eleito fellow da Microscopy Society of America (MSA).
O professor Guillermo Solórzano-
A designação é destinada a membros seniores dessa sociedade científica que tenham contribuído significativamente para o avanço da microscopia e microanálise. No caso do professor Solórzano-Naranjo, ele foi escolhido pela sua excelência na aplicação da microscopia para resolver problemas dos materiais e pelo serviço prestado como embaixador para cooperação internacional através da microscopia.
Guillermo Solórzano-Naranjo é professor do Departamento de Engenharia Química e de Materiais da PUC-Rio. É membro do conselho da International Federation of Societies for Microscopy (IFSM), onde também é o único representante da América Latina. Além de ser presidente fundador da SBPMat, ele presidiu ou foi membro de comitês executivos de várias entidades científicas da área de microscopia, como a Sociedade Brasileira de Microscopia e Microanálise (SBMM), Sociedade Brasileira de Microscopia Eletrônica (SBME); Inter American Committee of Societies for Electron Microscopy (IACSEM); International Union of Microbeam Analysis Society (IUMAS). O professor também foi chairman da décima sétima edição do Congresso Internacional de Microscopia, realizado em 2010, pela primeira vez na América do Sul.
Solórzano-Naranjo será distinguido pela MSA na cerimônia de premiações que ocorrerá na abertura do evento M&M2018, no dia 6 de agosto deste ano, na cidade de Baltimore (Estados Unidos).
XVII Encontro da SBPMat/B-MRS Meeting: aberta a submissão de resumos.
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Boletim da SBPMat – 66ª edição.
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Artigo em destaque: Nanopartículas movediças para nanofios assimétricos.
O artigo científico com participação de membros da comunidade brasileira de pesquisa em Materiais em destaque neste mês é: Exploring Au Droplet Motion in Nanowire Growth: A Simple Route toward Asymmetric GaP Morphologies. Bruno C. da Silva*, Douglas S. Oliveira, Fernando Iikawa, Odilon D. D. Couto Jr., Jefferson Bettini, Luiz F. Zagonel, and Mônica A. Cotta*. Nano Lett., 2017, 17 (12), pp 7274–7282. DOI: 10.1021/acs.nanolett.7b02770
Nanopartículas movediças para nanofios assimétricos.
Em artigo recentemente publicado no periódico NanoLetters (fator de impacto 12,712), uma equipe de cientistas do Brasil apresentou um processo que permite produzir nanofios semicondutores de morfologia assimétrica, distintos dos tradicionais nanofios cônicos ou cilíndricos. Vale lembrar que nanofios são estruturas com diâmetro ou espessura nanométrica e sem limitações de tamanho quanto ao comprimento.
“Nossa principal contribuição consiste em demonstrar uma alternativa para o controle da morfologia no crescimento de nanoestruturas semicondutoras tipo nanofio”, afirma Bruno César da Silva, autor correspondente do artigo. Essa possibilidade de se produzir, de forma controlada, nanofios com formatos diferenciados e sem defeitos, pode ter impacto em diversas aplicações, inclusive a fabricação de células solares e LEDs.
Os autores descobriram o processo enquanto estudavam a produção de nanofios que fossem interessantes para o desenvolvimento de dispositivos optoeletrônicos. Entre os candidatos promissores, os cientistas escolheram, pelas suas propriedades, nanofios de fosfeto de gálio (GaP) com uma determinada estrutura cristalina conhecida como wurtzita. O trabalho estava sendo realizado dentro do mestrado de Bruno da Silva, iniciado em 2014 com orientação dos professores Luiz Fernando Zagonel e Mônica Alonso Cotta, ambos do Instituto de Física Glew Wataghin (Unicamp). Nos primeiros meses de trabalho, enquanto analisavam os nanofios obtidos, os cientistas encontraram uma quantidade significativa de nanoestruturas de fosfeto de gálio com formato assimétrico. “Além disso, vimos que esses nanofios, especificamente, tinham estrutura cristalina hexagonal (wurtzita) e baixíssima densidade de defeitos cristalográficos, o que nos motivou a estudar posteriormente em detalhes as causas da formação desta estrutura singular”, relata da Silva.
A técnica escolhida pela equipe da Unicamp para produzir os nanofios foi a epitaxia por feixe químico (CBE, na sigla em inglês), precedida por um aquecimento (annealing) do substrato no qual crescem os nanofios. Na CBE, coloca-se, dentro de uma câmara, um substrato de material adequado – neste caso, arseneto de gálio (GaAs). Depois são introduzidos na câmara, compostos químicos em forma de vapor, contendo elementos do material com o qual se deseja formar os nanofios – neste caso, fosfeto de gálio. O material vai se depositando em cima do substrato, camada sobre camada. Dessa maneira, a técnica gera filmes. Para promover o crescimento de nanofios, depositam-se no substrato nanopartículas metálicas (neste caso, de ouro), antes de expô-lo ao vapor. Durante a exposição ao vapor, essas nanopartículas catalisadoras fazem com que o material se deposite preferencialmente debaixo delas, formando estruturas relativamente compridas.
Voltando à história do trabalho dos nanofios assimétricos, em 2016, defendido o mestrado e iniciado o doutorado, Bruno da Silva e sua orientadora Mônica Cotta começaram a levantar e testar hipóteses para a causa da formação dessas peculiares estruturas. Após diversos experimentos e análises, a dupla concentrou esforços num fenômeno que chamou a sua atenção: nos estágios iniciais do processo, as nanopartículas de ouro se deslocavam espontaneamente sobre o substrato. Nesse momento, os cientistas notaram que não eram os únicos curiosos por compreender o fenômeno das nanopartículas movediças; diferentes grupos de pesquisa no mundo estavam começando a investigá-lo.
A equipe brasileira empreendeu então um trabalho sistemático de aquecimento do substrato com nanopartículas catalisadoras e de crescimento de nanofios sob diversas condições, e analisou as amostras resultantes usando microscópios eletrônicos de varredura e de transmissão e microscópio de força atômica. Dessa maneira, a dupla e seus colaboradores do IFGW-Unicamp e do Laboratório Nacional de Nanotecnologia (LNNano) conseguiram descobrir por que o processo de crescimento utilizado resultava em nanofios assimétricos. O principal responsável por gerar tal morfologia era, de fato, o movimento das nanopartículas de ouro, o qual se ativava termicamente com o tratamento térmico (annealing) inicial. Além ter uma explicação, a equipe possuía agora uma receita para produzir nanofios semicondutores de formato assimétrico. “Nosso trabalho foi o primeiro a mostrar que a instabilidade mecânica da nanopartícula catalisadora pode ser utilizada para modificar o crescimento de nanofios semicondutores, no nosso caso, impactando principalmente a sua morfologia”, diz Bruno da Silva.
O mecanismo de formação dos nanofios assimétricos apresentado no artigo é, em grandes linhas, o seguinte. Ao serem aquecidas junto ao substrato no tratamento térmico, as nanopartículas começam a se movimentar e avançam pelo substrato enquanto consomem a camada de óxido que naturalmente recobre o arseneto de gálio e consomem também parte do próprio arseneto de gálio em si. Assim, as nanopartículas vão formando sulcos assimétricos de poucos nanometros de profundidade e poucas centenas de nanometros de comprimento. Esses rastros tornam-se terra fértil para o crescimento dos nanofios, já que a taxa de deposição do material é maior ali do que no resto do “chão”, recoberto pelo óxido. Então, um pedestal se forma ao longo dos sulcos e, a partir do momento em que a nanopartícula se descola do substrato, o nanofio cresce em cima do pedestal num formato assimétrico. “Mostramos que o movimento da partícula gera uma zona de deposição preferencial, e que a combinação deste fenômeno com o crescimento axial “vapor –líquido – sólido” leva à formação da assimetria no nanofio”, resume da Silva.
Além de descrever o mecanismo de formação dos nanofios assimétricos, o trabalho da equipe brasileira gerou conhecimento detalhado sobre o movimento das nanopartículas metálicas. “Nós mostramos que, além da temperatura, as condições de vácuo e a qualidade da superfície do substrato são cruciais para a estabilidade da nanopartícula, e que a direção do movimento está relacionada com a assimetria da dissolução de ouro em superfícies semicondutoras III-V”, detalha o doutorando.
O trabalho experimental que originou o artigo da Nano Letters foi realizado no Laboratório de Nano e Biossistemas do IFGW-Unicamp (síntese do material e caracterização por microscopia de força atômica), no Grupo de Propriedades Ópticas do IFGW-Unicamp (medidas ópticas), no Laboratório de Microscopia Eletrônica do Laboratório Nacional de Nanotecnologia do Centro Nacional de Pesquisa em Energia e Materiais (LNNano-CNPEM), e no Laboratório de Caracterização Estrutural do Departamento de Engenharia de Materiais da Universidade Federal de São Carlos (DEMA-UFSCAR). O trabalho contou com financiamento da Unicamp, por meio do fundo FAEPEX, das agências brasileiras federais CNPq e CAPES e da Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP).
